SU1640202A1 - Method of case hardening of steel products - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам цементации стальных изделий, изготавливаемых из высокохромистых и быстрорежущих сталей, и может быть использовано в машиностроении дл  повышени  износостойкости деталей и технологической оснастки (штампов, пресс- форм, фильер и т оп.). Цель - повышение качества сло  за счет устранени  шпинельной зоны, сплошности карбидной зоны и повышени  равномерности сло . Способ цементации включает нанесение на поверхность изделий обмазки , содержащей углекислый натрий в количестве 60-300 г/л клеющей органической жидкости, загрузку в насыщающую смесь, нагрев до температуры цементации и выдержку. В результате способ позвол ет получать равномерный слой с более высоким качеством без темной шпинельной и сплошной карбидной зон. 1 табл. а S аThe invention relates to metallurgy, in particular to chemical heat treatment, namely to the processes of cementation of steel products made of high-chromium and high-speed steels, and can be used in mechanical engineering to improve the wear resistance of parts and tooling (dies, molds, dies and t op.). The goal is to improve the quality of the layer by eliminating the spinel zone, the continuity of the carbide zone and increasing the uniformity of the layer. The method of cementation includes applying to the surface of products a plaster containing sodium carbonate in the amount of 60-300 g / l of adhesive organic liquid, loading into the saturating mixture, heating to the cementation temperature and holding. As a result, the method allows to obtain a uniform layer with higher quality without dark spinel and solid carbide zones. 1 tab. and S a

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам цементации стальных изделий, изготовл емых из высокохромистых и быстрорежущих сталейt и может быть использовано в машиностроении дл  повышени  износостойкости деталей и технологической оснастки (штампов, пресс- форм, фильер и т.п.).The invention relates to metallurgy, in particular to chemical heat treatment, namely to the processes of cementation of steel products made from high-chromium and high-speed steels and can be used in mechanical engineering to increase the wear resistance of parts and tooling (dies, molds, spinnerets and etc.).

Цель изобретени  - повышение качества сло  за счет устранени  шпи- ч нельнойк зоны, сплошной карбидной зоны и повышени  равномерности сло .The purpose of the invention is to improve the quality of the layer by eliminating the spinel zone, the solid carbide zone and increasing the uniformity of the layer.

Способ цементации включает нанесение на поверхность обмазки, содержащей углекислый натрий в количестве 60-300 г/л, клеющей органическойThe method of cementation includes applying on the surface of the plaster containing sodium carbonate in the amount of 60-300 g / l, adhesive organic

жидкости, загрузку, нагрев до температуры цементации, выдержку в твердом или газообразном карбюризаторе.liquids, loading, heating to the carburizing temperature, holding in a solid or gaseous carburizer.

Действие углекислого натри  направлено на преодоление барьерной i роли стойкой пассивной окисной пленки. Уже на начальном этапе цементации над поверхностью с нанесенным углекислым натрием образуетс  газова  фаза, преимущественно содержаща  СО. В результате внутреннего окислени , развивающегос  при недостатке кислорода , стойкие пассивные окислы хрома трансформируютс  в сложные окислы типа шпинели. Образующийс  тонкий шпи - нельный слой оказываетс  легко преодолимым дл  углерода и, кроме того,The action of sodium carbonate is aimed at overcoming the barrier i role of a resistant passive oxide film. Already at the initial stage of cementation, a gaseous phase, predominantly containing CO, is formed above the surface with the deposited sodium carbonate. As a result of internal oxidation, which develops with a lack of oxygen, resistant passive chromium oxides transform into complex spinel-type oxides. The resulting thin spinel layer is easily surmountable for carbon and, in addition,

CR 4CR 4

СWITH

ьсys

сwith

1чЭ1HE

он нейтрализует возможное дальнейшее окисление поверхности кислорода.it neutralizes the possible further oxidation of the surface of oxygen.

Выбор интервала концентрации углекислого натри  в суспензии 60-300 г/л обусловлен необходимостью обеспечени  перевода окисной пассивной пленки в углеродопроницаемый слой шпинели как по толщине окисной пленки, так и по всей цементируемой поверхности обра- батываемого издели . При концентрации углекислого натри  в суспензию менее 60 г/л пассивна  пленка может частично сохран тьс  и стабильность процесса цементации при этом нарушает с , концентраци  углекислого натри  свыше 300 г/л нецелесообразна, так как приводит к повышенному расходу аагента и, кроме того, может вызвать образование темной шпииельной зо ны, т.е. ухудшить качество цементованного сло . Устранение барьера дл  насыщени  высоколегированной стали углеродом обеспечивает возможность проведени  цементации в обычных стан- дартных карбюризаторах, возможность регулировани  содержани  углерода в пое путем изменени  углеродного потенциала насыщающей среды и высокую скорость насыщени .The choice of the sodium carbonate concentration in the suspension of 60–300 g / l is due to the need to ensure the transfer of the oxide passive film to the carbon permeable spinel layer both across the thickness of the oxide film and over the entire cemented surface of the product being processed. When the concentration of sodium carbonate in the suspension is less than 60 g / l, the passive film may partially remain and the stability of the cementation process at the same time breaks down, the concentration of sodium carbonate above 300 g / l is impractical because it leads to increased consumption of the agent and, moreover, can cause the formation of the dark spine zone, i.e. degrade the quality of the cemented layer. The elimination of the barrier for saturating high-alloyed steel with carbon provides the possibility of cementation in conventional standard carburizers, the ability to control the carbon content in the alloy by changing the carbon potential of the saturating medium, and a high saturation rate.

Проведение цементации в стандартных карбюризаторах при обеспечении высокой скорости насыщени , а также применимость способа дл  различных марок высоколегированных сталей рас- шир ют возможности способа. Применение дл  цементации высоколегированных сталей обычных карбюризаторов и реализаци  возможности регулировани  содержани  углерода в слое исключа- ют образование темного шпинельного и сплошного карбидного слоев, что обеспечивает высокое качество цементованному слою. Отсутствие барьера дл  углерода гарантирует стабильность процесса цементации. В целом обработка упрощаетс , так как дл  подготовки поверхности к цементации используетс  только однокомпонентна  суспензи , котора  наноситс  на по- верхность либо кистью, либо с помощью пульверизатора, либо окунанием.Carrying out cementation in standard carburizers while ensuring a high saturation rate, as well as the applicability of the method for various grades of high-alloy steels, expand the possibilities of the method. The use of conventional carburizers for cementation of high-alloyed steels and the realization of the possibility of controlling the carbon content in the layer exclude the formation of a dark spinel and solid carbide layer, which ensures high quality of the cemented layer. The absence of a carbon barrier ensures the stability of the cementation process. In general, the treatment is simplified, since to prepare the surface for grouting, only one-component suspension is used, which is applied to the surface either by brush, or with a spray bottle, or by dipping.

Пример Цементации подверга- ют образцы после точени  из сталей марок Р6М5 и Х12М. Одну партию об- разцов цементируют по предлагаемому способу в стандартном бондюжском карбюризаторе с подготовкой поверхности путем нанесени  обмазки из углекислого натри  в виде суспензии в клее БФ-2 при концентрации 180 г/ . Вторую партию образцов обрабатывают по известному способу. На образцы нанос т окунанием суспензию состава, вес.%: триэтаноламин 85; сажа газова  10; углекислый барий 5.Example Cementation is subjected to specimens after turning from steel grades R6M5 and X12M. One batch of samples is cemented by the proposed method in a standard Bonduge carburizer with surface preparation by applying a coating of sodium carbonate as a suspension in BF-2 glue at a concentration of 180 g /. The second batch of samples processed by a known method. Samples were coated by dipping with a suspension of the composition, wt.%: Triethanolamine 85; soot gas 10; barium carbonate 5.

Затем смоченную суспензией-поверхность покрывают путем погружени  порошкообразной смесью, состо щей из сажи и углекислого бари  при соотношении соответственно 70 и 30 вес.%. Цементацию провод т также в стандартном бондюжском карбюризаторе.The surface wetted with the suspension is then coated by immersion in a powder mixture consisting of carbon black and barium carbonate at a ratio of 70% and 30% by weight, respectively. Cementation is also carried out in a standard Bonduge carburizer.

Дл  уточнени  пределов концентрации углекислого натри  в суспензии цементируют аналогично образцы из стали Р6М5 с предварительным нанесением суспензии с концентрацией углекислого натри  40, 60, 300 и 320 г/л.To clarify the limits of the concentration of sodium carbonate in the suspension, samples of steel P6M5 are similarly cemented with a preliminary application of a suspension with a concentration of sodium carbonate of 40, 60, 300 and 320 g / l.

Все образцы цементируют при 970°С .в течение 7 ч с обычной герметизацией контейнеров.All samples are cemented at 970 ° C for 7 hours with conventional container sealing.

После цементации образцы подвергают микроанализу с целью определени  параметров сло  и оценки его качества . Качество сло  оценивают по отсутствию темной шпинельной и сплошной карбидной зон с учетом глубины цементованного сло .After cementation, the samples are subjected to microanalysis in order to determine the parameters of the layer and assess its quality. The quality of the layer is assessed by the absence of dark spinel and solid carbide zones, taking into account the depth of the cemented layer.

Результаты металлографического анализа образцов, обработанных по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.The results of metallographic analysis of samples processed by the proposed and known methods are shown in the table.

Анализ данных показывает, что по сравнению с известным способом обработка по предлагаемому способу обеспечивает получение равномерного сло  более высокого качества без наличи  темной шпинельной и сплошной карбидной зон,Analysis of the data shows that, compared with the known method, the treatment according to the proposed method provides for obtaining a uniform layer of higher quality without dark spinel and solid carbide zones,

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ цементации стальных изделий преимущественно из высокохромистых и быстрорежущих сталей, включающий нанесение обмазки, содержащей углекислую соль и органическую жидкость, загрузку в насыщающую смесь, нагрев до температуры цементации и выдержку отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сло  за / счет устранени  шпинельной зоны, сплошной карбидной зоны и повышени  равномерности сло , нанос т обмазку, содержащую углекислый натрий в количестве 60-300 г/л клеющей органической жидкости.The method of cementation of steel products mainly from high-chromium and high-speed steels, including applying a coating containing carbonate salt and organic liquid, loading into the saturating mixture, heating to the carburizing temperature and holding, characterized in that, in order to improve the quality of the layer, due to elimination of the spinel zone, a continuous carbide zone and an increase in the uniformity of the layer are applied with a coating containing sodium carbonate in the amount of 60-300 g / l of adhesive organic liquid. йth 180 180 60 300180 180 60 300 Р6М5 Х12МР6М5 Х12М - - -|Г -- - - | y - Р6М5 Х12МР6М5 Х12М Отсутствует Отсутствует РавномерныйMissing Missing Uniform Колебани  по толщине до 0,15 ммFluctuations in thickness up to 0.15 mm Отсутствует Колебани  Колебани  по по толщине толщине до до 0,03 ммAbsence of oscillations of oscillation along the thickness of up to 0.03 mm